Materiales Compuestos

Materiales compuestos; ¿la nueva plaga?

Cualquier definición general de “material compuesto” puede ser tan

amplia que uno puede llegar a pensar no sólo que vive rodeado de ellos,

sino que cualquier otro sólido que pueda considerarse a salvo de formar

parte del mundo de los materiales compuestos, pudiera ser en realidad un

material compuesto si se analiza detenidamente su composición.

Una definición general de material compuesto podría ser la siguiente:

“Se consideran materiales compuestos aquellos materiales que están

formados por dos o más constituyentes que se encuentran claramente

delimitados físicamente entre sí”

1

. Según esta definición los requisitos que

un material debe cumplir para recibir el honor de entrar en el grupo de los

materiales compuestos serían: i) que no sea un elemento puro y ii) que

exista una manera física de diferenciar sus constituyentes.

1

J. González-Benito, Leading-Edge Composite Material Research, 2007, Nova Science Publishers Inc.,

313-329, New York.

MATERIALES COMPUESTOS CON PROPIEDADES A LA CARTA. DISEÑO DE INTERFASES.

CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS. Página 11

Pongamos como ejemplo genérico cualquier material que forme

parte de cualquier objeto que uno pueda encontrar a diario en su vida

cotidiana (la tapa de un bolígrafo, las manecillas de un despertador,

etcétera). Respecto al primero de los requisitos, en la mayoría de los casos

una simple inspección visual nos revela que existen al menos dos

constituyentes distintos en el material sometido al estudio, y por tanto es

sospechoso de ser en realidad un material compuesto. En caso de que

esto no ocurra, podría plantearse la hipótesis de que la existencia del

segundo constituyente pudiera permanecer oculta ante los ojos del

individuo de a pié, pero revelarse ante los ojos de la ciencia si se somete al

objeto en cuestión a un análisis específico empleando alguno de los

medios tecnológicos de los que actualmente se dispone. De este modo, si

conseguimos diferenciar dos partículas, sea cual sea su tamaño, y

corroborar que su naturaleza es distinta, habremos desenmascarado al

material compuesto oculto tras su disfraz de objeto cotidiano.

En realidad, no es tan importante el hecho de que el material esté

formado por uno o más constituyentes como la función que estos

constituyentes desempeñan en el comportamiento del material. La

mayoría de los objetos que, basándonos en una definición genérica,

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CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS. Página 12

podríamos incluir en el grupo de los materiales compuestos, son en

realidad materiales compuestos casuales, es decir, aquellos que estarían

formados por la mezcla de dos constituyentes diferenciables debido a un

hecho fortuito, como pudiera ser un defecto en el procesado del material.

Sin embargo, el estudio de los materiales compuestos se dedica sólo a

aquellos cuyos constituyentes desempeñan un papel dentro del conjunto

del material, orientado a la mejora de las propiedades físicas del

constituyente mayoritario, al que se denomina matriz, mediante la adición

de un constituyente secundario, al que se denomina refuerzo, en una

proporción tal que sea capaz de transferir algunas de sus propiedades al

conjunto del material sin provocar que las propiedades del material final

difieran demasiado de las propiedades de un material formado

exclusivamente por el constituyente matriz.

Bajo estas consideraciones, podemos sentirnos seguros en un mundo

que, sin estar libre de materiales compuestos, tampoco está dominado

por ellos.

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CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS. Página 13

Es evidente que las propiedades físicas y “mecánicas” de un material

compuesto dependen de las propiedades de los materiales que lo

constituyen. Sin embargo, existen otros factores que pueden afectar a las

propiedades finales del material compuesto. En general, se establece que

las propiedades del conjunto dependen de las propiedades de los

constituyentes y de la compatibilidad (capacidad o tipo de unión) entre

ellos a la hora de formar una mezcla que dé lugar al material compuesto

en sí.

En el estudio de las propiedades de un material compuesto,

conociendo sus componentes, es de vital importancia tener información

sobre las interacciones que se producen entre los componentes del

material. Esto implica que debe existir una región del material compuesto

ocupada de alguna manera por ambos componentes en la cual se

produzcan interacciones de algún tipo entre ambos. La naturaleza y

calidad de dichas interacciones debe por tanto estar relacionada con las

propiedades finales del material. A partir de este momento entra en juego

el término “interfase”.

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CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS. Página 14

Se define interfase, también en términos generales, como aquella

región del material compuesto en la cual se producen las interacciones

entre el refuerzo y la matriz. Más adelante discutiremos con más detalle

sobre las características de la interfase, e intentaremos ser más precisos

en la definición de la misma. De momento nos debemos conformar con no

pasar por alto la existencia de una región dentro del sistema matrizrefuerzo

al que llamamos material compuesto, en la cual encontramos a

ambos componentes interaccionando entre sí, ya que las propiedades

físicas y mecánicas del material compuesto dependerán no solo de las

propiedades de sus componentes sino también de las interacciones entre

ambos, y por tanto de la interfase.

Materiales compuestos de matriz polimérica

Como hemos visto, dentro del mundo de los materiales compuestos

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